JP6762715B2 - Gasifier - Google Patents
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Description
本発明は、バイオマス資源をガス化するためのガス化炉とガス化システムとに関する。 The present invention relates to a gasification furnace and a gasification system for gasifying biomass resources.
近年、バイオマス資源(建築廃材の破砕物等の生物由来の資源)をガス化し、燃料等として使用することが盛んに行われるようになってきている。例えば、ガス化炉内にバイオマス資源を投入して着火し、この熱によってバイオマス資源を乾溜し、有機物を熱分解してガス化させ、H2、CH4、CO等を含む燃料用ガスを生成する。 In recent years, biomass resources (resources derived from living organisms such as crushed building waste) have been actively used as fuel or the like. For example, biomass resources are put into a gasification furnace and ignited, and the heat is used to carbonize the biomass resources, pyrolyze organic substances to gasify them, and generate fuel gas containing H 2 , CH 4 , CO, etc. To do.
バイオマス資源をガス化する場合、ガス化炉内に酸素が充分に存在すると燃焼が進み、熱分解したガスまで燃焼して燃料用ガスを産出できなくなってしまう。このため、ガス化炉内に供給する空気等の酸化剤の量は、バイオマス資源の熱分解に必要な温度が保たれる程度に制限される。 When gasifying biomass resources, if there is sufficient oxygen in the gasification furnace, combustion will proceed, and even the pyrolyzed gas will be burned, making it impossible to produce fuel gas. Therefore, the amount of oxidizing agents such as air supplied into the gasification furnace is limited to the extent that the temperature required for thermal decomposition of biomass resources is maintained.
また、酸化剤を供給する構成としては、バイオマス資源を収容したガス化炉の内壁に設けた供給口から供給する構成や、ガス化炉内に撹拌部材を周設した回転軸を設け、回転軸の先端(下端)から供給する構成が知られている(特許文献3)。 Further, as a configuration for supplying the oxidant, a configuration in which the oxidant is supplied from a supply port provided on the inner wall of the gasification furnace containing the biomass resources, or a rotation shaft in which a stirring member is provided around the gasification furnace is provided to provide a rotation shaft. There is a known configuration in which the gas is supplied from the tip (lower end) of the (Patent Document 3).
このように、ガス化炉の内壁や回転軸の先端から酸化剤の供給部とした構成では、酸化剤とバイオマス資源との反応が供給部の周辺に限られ、効率が悪いという問題があった。 In this way, in the configuration in which the oxidant is supplied from the inner wall of the gasifier or the tip of the rotating shaft, the reaction between the oxidant and the biomass resource is limited to the periphery of the supply, which causes a problem of inefficiency. ..
そこで、本発明の課題は、バイオマス資源を効率良くガス化できるガス化炉を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a gasification furnace capable of efficiently gasifying biomass resources.
上記課題を解決するために、本発明のガス化炉は、
バイオマス資源を収容する円筒状の収容部を有する炉本体と、
前記炉本体内へ酸化剤を供給する酸化剤供給部と、
前記収容部内の鉛直方向に延設され、前記酸化剤を通す酸化剤供給路を内包するシャフトと、
前記シャフトから前記収容部の内壁へ向かって突出した管状の部材であって、前記収容部内の前記バイオマス資源と接する外面に開口した前記酸化剤の供給口と前記シャフトの前記酸化剤供給路とを連通する酸化剤流路を内包する酸化剤供給管と、
前記収容部内の鉛直方向を回転軸として前記シャフトを回転させることにより、前記酸化剤供給管を前記収容部内で旋回させる駆動部と、
を備える。
In order to solve the above problems, the gasification furnace of the present invention
A furnace body with a cylindrical housing for storing biomass resources,
An oxidant supply unit that supplies the oxidant into the furnace body and
A shaft extending in the vertical direction in the accommodating portion and including an oxidant supply path through which the oxidant is passed, and a shaft.
A tubular member protruding from the shaft toward the inner wall of the housing portion, the oxidant supply port opened on the outer surface in contact with the biomass resource in the storage portion, and the oxidant supply path of the shaft. An oxidizer supply pipe containing an oxidizer flow path that communicates with the
A drive unit that rotates the oxidant supply pipe in the accommodating portion by rotating the shaft about the vertical direction in the accommodating portion.
To be equipped.
前記ガス化炉は、前記シャフトが冷媒の流路を内包すると共に、前記酸化剤供給管がシ
ャフト側の前記流路と連通した前記冷媒の流路を内包しても良い。
前記ガス化炉は、前記収容部の上部から前記バイオマス資源を投入し、目標の高さまで堆積させる場合の前記目標に合わせた高さで、前記シャフトから前記収容部の内壁へ向かって突出した上部スクレーパーを備えても良い。
In the gasification furnace, the shaft may include a flow path of the refrigerant, and the oxidant supply pipe may include the flow path of the refrigerant communicating with the flow path on the shaft side.
The gasifier has an upper portion that protrudes from the shaft toward the inner wall of the accommodating portion at a height that matches the target when the biomass resources are charged from the upper portion of the accommodating portion and deposited to a target height. A scraper may be provided.
前記ガス化炉は、前記収容部を上下に仕切り、上下方向に貫通する複数の開口を有する仕切部を備え、前記仕切部の上面と接した状態又は近接した状態で、前記シャフトから前記収容部の内壁へ向かって突出した下部スクレーパーを備えても良い。 The gasification furnace is provided with a partition portion having a plurality of openings penetrating in the vertical direction by partitioning the accommodating portion vertically, and the accommodating portion is in contact with or close to the upper surface of the partition portion from the shaft. It may be provided with a lower scraper protruding toward the inner wall of the.
前記ガス化炉は、前記収容部を上下に仕切り、上下方向に貫通する複数の孔を有した仕切部を備え、前記仕切部より上方の収容部を第一ガス化室とし、前記仕切部より下方の収容部内に第二ガス化室を備えても良い。 The gasification furnace has a partition portion having a plurality of holes penetrating in the vertical direction by partitioning the accommodating portion up and down, and the accommodating portion above the partition portion is used as a first gasification chamber, and the partition portion is used. A second gasification chamber may be provided in the lower accommodating portion.
前記ガス化炉は、前記シャフト及び前記酸化剤供給管が、前記第一ガス化室と前記第二ガス化室のそれぞれに設けられても良い。 In the gasification furnace, the shaft and the oxidant supply pipe may be provided in each of the first gasification chamber and the second gasification chamber.
前記ガス化炉は、前記シャフトが、前記第一ガス化室と前記第二ガス化室とに渡って設けられ、前記酸化剤供給管が、前記第一ガス化室と前記第二ガス化室のそれぞれに設けられても良い。 In the gasification furnace, the shaft is provided across the first gasification chamber and the second gasification chamber, and the oxidant supply pipe is provided in the first gasification chamber and the second gasification chamber. It may be provided in each of.
前記ガス化炉は、前記シャフトが、上部から前記第一ガス化室内の前記酸化剤供給管へ酸化剤を供給する第一の酸化剤供給路と、下部から前記第二ガス化室内の前記酸化剤供給管へ酸化剤を供給する第二の酸化剤供給路とを備えても良い。 In the gasification furnace, the shaft has a first oxidant supply path for supplying an oxidant from the upper part to the oxidant supply pipe in the first gasification chamber, and the oxidation in the second gasification chamber from the lower part. A second oxidant supply path for supplying the oxidant to the agent supply pipe may be provided.
前記ガス化炉は、前記仕切部の上面と接した状態又は近接した状態で、前記シャフトから前記収容部の内壁へ向かって突出した下部スクレーパーを備えても良い。 The gasification furnace may include a lower scraper protruding from the shaft toward the inner wall of the accommodating portion in a state of being in contact with or close to the upper surface of the partition portion.
本発明によれば、バイオマス資源を効率良くガス化できるガス化炉を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a gasification furnace capable of efficiently gasifying biomass resources.
〈実施形態1〉
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。まず、図1を用いて、本発明の実施形態1に係るガス化炉の概要を説明する。
<
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, the outline of the gasification furnace according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
<全体構成>
本実施形態1に係るガス化炉は、バイオマス資源を原料とし、この原料を乾溜してガス化するためのユニットである。ガス化炉は、炉本体1、シャフト3、原料投入部4、駆動部5、酸化剤供給部6、パンチングプレート13、下部スクレーパー21、酸化剤供給管22、上部スクレーパー23、送風機12を備えている。
<Overall configuration>
The gasification furnace according to the first embodiment is a unit for using a biomass resource as a raw material and carbonizing the raw material for gasification. The gasification furnace includes a
炉本体1は、内部に原料を収容する円筒状の収容部19を有し、外壁と内壁との間に水冷ジャケット18を有している。水冷ジャケット18は、上部に設けた冷媒導入部11から冷媒として冷却水を導入し、炉本体1の壁内を循環させて炉本体を冷却し、冷却後の冷媒を冷媒排出部15から排出する。
The
シャフト3は、収容部19内の鉛直方向に延設され、後述のように酸化剤を通す酸化剤供給路を内包する。
The
原料投入部4は、チップやペレット等の原料を炉本体1内の収容部19へ投入する装置である。原料投入部4は、不図示のチェーンコンベア、バケットエレベータ、スクリューコンベア等の供給系から供給された原料を例えばスクリューフィーダによって収容部19内へ投入する。また、原料投入部4は、原料に着火する電気ヒータ41を備えている。
The raw
駆動部5は、駆動源としての電気モータ51、及び電気モータ51の駆動力をシャフト3へ伝達するギヤ等の連結機構52を備え、鉛直方向を回転軸としてシャフト3を回転駆動させる。
The
酸化剤供給部6は、送風機61、ダクト62、接続部63を備え、接続部63が後述のようにシャフト3の酸化剤供給路と連通し、酸化剤としての空気を送風機61で送風し、ダクト62、接続部63、及びシャフト3を介して、収容部19内へ酸化剤を供給する。
The
パンチングプレート13は、収容部19を上下に仕切り、上下方向に貫通する複数の開口を有する仕切部である。パンチングプレート13は、収容部19に投入された原料を積載できるように開口の大きさが、投入時の原料の大きさよりも小さく設定され、炭化して細粒となった原料は落下させる構成となっている。本実施形態1のパンチングプレート13は、いわゆるパンチングメタルであるが、これに限らず、メッシュや格子であってもよい。
The punching
下部スクレーパー21は、パンチングプレート13の上面と接した状態又は近接した状態で、シャフト3から収容部19の内壁へ向かって水平方向に突出した構成となっている。なお、近接した状態とは、パンチングプレート13上の原料を移動させることができるように、下部スクレーパー21の下端とパンチングプレート13との隙間が、原料の大きさに近いか、原料の大きさよりも小さくなるように近づいた状態である。
The
酸化剤供給管22は、シャフト3から収容部19の内壁へ向かって水平に突出した管状の部材であって、収容部内の原料と接する外面に開口した酸化剤の供給口とシャフトの前記酸化剤供給路とを連通する酸化剤流路を内包する。
The
上部スクレーパー23は、収容部19の上部から原料を投入し、目標の高さまで堆積させる場合の前記目標に合わせた高さで、シャフト3から収容部19の内壁へ向かって水平
に突出した構成となっている。
The
送風機12は、吸気側が収容部19のパンチングプレート13より下の空間と接続し、収容部、19内でガス化した燃料ガスを吸い出し、配管14を介してガスタービン等の需要側へ送出している。
In the
このようにガス化炉は、原料投入部4により原料を収容部19内へ投入し、原料をパンチングプレート13上に堆積させ、シャフト3を回転駆動することにより酸化剤供給管22を収容部19内で水平に旋回させた状態で原料を乾溜し、有機物をガス化させて燃料ガスを産出し、需要側へ送出する。このとき本実施形態1のガス化炉は、酸化剤供給管22を収容部19内で水平方向に旋回させながら酸化剤を供給するので、収容部19内の水平方向の広い範囲で反応を起こさせることができ、これに伴う熱分解も広い範囲で生じることになるため、効率良くガス化を行うことができる。
In this way, in the gasification furnace, the raw material is charged into the
<各部の構成>
次に各部の構成を詳細に説明する。図2は、シャフト3の構成を示す図であり、図2(A)はシャフト3の正面図、図2(B)は側面図、図2(C)はA−A断面図である。また、図3は、シャフト3の一部を示す分解斜視図である。
<Structure of each part>
Next, the configuration of each part will be described in detail. 2A and 2B are views showing the configuration of the
シャフト3は、図2,図3に示すように、中心に冷媒の流路である冷却水の往き管34を有し、往き管34に上部シャフト33が外嵌され、往き管34の外周面と上部シャフト33の内周面との間の空間を冷媒の流路である冷却水の還り管332としている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
上部シャフト33の下方には下部シャフト31が接続されている。下部シャフト31は、中心に往き管34を有し、往き管34と同心円状に外郭317を有し、往き管34の外周面と外郭317の内周面との間の空間を縦割りに4分割している。換言すると、下部シャフト31は、回転軸と直交する断面において、往き管34の外周面と外郭317の内周面との間の空間を仕切り板313〜316で4分割している。本実施形態1のシャフトは、この4つに分割した空間のうち、往き管34を中心として点対称の位置にある一対の空間を冷媒の流路である冷却水の還り管319とし、他の一対の空間を酸化剤供給路318としている。
A
そして、下部シャフト31の上端部において、還り管319・319は上部シャフト33よりも外側の部分を蓋部328・328で閉塞されている。また、酸化剤供給路318・318は上部シャフト33よりも内側の部分を蓋部329・329で閉塞されている。即ち、上部シャフト33の還り管332は、下部シャフト31の蓋部329・329が設けられていない領域で還り管319と連通されている。なお、下部シャフト31の外郭317は、円管を縦割りに4分割し、仕切り板313〜316の間に夫々接続した構成となっている。これらの外郭317は、上部シャフト33の下端よりも上方まで延設され、上部シャフト33の外面との間に空間を形成し、上端が蓋部312で閉塞されている。この空間のうち、仕切り板314,315で挟む酸化剤供給路318、及び仕切り板316,313で挟む酸化剤供給路318と面した外郭317の上部には、外周面と内周面とを貫通した孔311を設けている。酸化剤の供給口としての孔311は、下部シャフト31の蓋部329・329が設けられていない領域で酸化剤供給路318・318と連通されている。
Then, at the upper end of the
一方、シャフト3の上部において、往き管34の上端部には、キャップ状の接続部169が接続され、接続部169に対して往き管34が回転可能であって、接続部169と往き管34とが不図示のシール等によって水密に保たれている。この接続部169は、不図示の冷熱源からの冷却水が往き管16を介して供給され、シャフト3の往き管34へ冷却
水を供給する。
On the other hand, in the upper part of the
また、上部シャフト33と同様に接続管35が、往き管34に外嵌し、接続管35の下端を上部シャフト33の上端に突き当て、接続管35に対して上部シャフト33を回転可能に接続している。また、接続管35に対して往き管34も回転可能となっている。更に、この往き管34と接続管35との間、及び上部シャフト33と接続管35との間は、不図示のシール機構により水密に保持されている。この接続管35は、上部スクレーパー23、酸化剤供給管22、下部スクレーパー21内を循環した冷却水を還り管17を介して冷熱源側へ還流させる。このように接続部169及び接続管35に対してシャフト3が接続可能に接続しているので、シャフト3は、回転駆動されても冷媒の流路としての往き管34及び還り管319,332に冷媒を循環させることができる。
Further, similarly to the upper shaft 33, the connecting pipe 35 is fitted onto the
また、図1、図2に示すように、下部シャフト31の孔311の周囲を覆うように酸化剤供給部6の接続部63が設けられ、送風機61からダクト62を介して酸化剤が接続部63内に送られると、孔311・311を介して酸化剤供給路318へ供給する。また、シャフト3は、接続部63に対して回転可能に接続されているため、回転駆動されても酸化剤を酸化剤供給路318へ供給させることができる。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, a connecting
次に図1〜図5Bを用いて酸化剤供給管22について説明する。図2(C)に示すように、酸化剤供給管22は、下部シャフト31を中心として放射状に複数の酸化剤供給管22が隣接する他の酸化剤供給管22と等間隔に設けられている。図2(C)の例では4本の酸化剤供給管22が放射状に設けられている。換言すると、一直線上に2本の酸化剤供給管22が下部シャフト31を挟んで設けられ、この直線と直交する直線上に他の2本の酸化剤供給管22が下部シャフト31を挟んで設けられている。
Next, the oxidizing
図4は、図2に示すB線における酸化剤供給管22の断面図である。図4に示すように、酸化剤供給管22は、中心に冷媒の流路である冷却水の往き管222を有し、断面を往き管222と同心円状とする外管223を有している。なお、酸化剤供給管22の基端部は、シャフト3と接続され、先端部は不図示の蓋部で閉塞されている。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the oxidizing
また、酸化剤供給管22は、往き管222の外周面と外管223の内周面との間の空間を仕切り板226で上下に2分割している。本実施形態1の酸化剤供給管22は、この2分割した上部の空間を冷媒の還り管224とし、下部の空間を酸化剤流路225としている。この酸化剤流路を形成する外管223には、長手方向の所定位置において原料と接する外面に開口し、内部の酸化剤流路225と連通した酸化剤供給口227を有している。本実施形態1の酸化剤供給管22は、長手方向に略等間隔の9カ所に2つずつ酸化剤供給口227を有している。このように酸化剤供給管22は、長手方向に複数設けた酸化剤供給口227の夫々から酸化剤を供給する。
Further, the
往き管222は、酸化剤供給管22の先端付近で、還り管224と接続されており、往き管222により先端部へ供給された冷媒が、還り管224に折り返して下部シャフト31内の還り管319へ還流する。
The
なお、各酸化剤供給管22の上部には、平板状の撹拌羽根221が、酸化剤供給管22の長手方向に所定の間隔を空けて2枚、立設されている。この酸化剤供給管22の長手方向における撹拌羽根221の位置は、酸化剤供給管22毎に異なっているため、各酸化剤供給管22の撹拌羽根221が長手方向の異なる位置を撹拌でき、収容部19内を隈なく撹拌することができる。
Two flat plate-shaped
図5Aは、図2(A)に示した正面と平行に回転中心を通る断面を示す図であり、図5
Bは、図2(B)に示した側面と平行に回転中心を通る断面を示す図である。図5A、図5Bに示すように、下部シャフト31の往き管34と各酸化剤供給管22の往き管222とが接続されている。また、下部シャフト31と酸化剤供給管22の接続部分の周囲に外環部材32を設け、下部シャフト31の外面と外環部材32の内面との間に空間を形成している。この空間は、酸化剤供給管22の冷媒の還り管224と連通する上部空間326と、酸化剤供給管22の酸化剤流路225と連通する下部空間327とに、不図示の仕切板によって仕切られている。
FIG. 5A is a view showing a cross section passing through the center of rotation in parallel with the front surface shown in FIG. 2 (A).
FIG. B is a cross section showing a cross section passing through the center of rotation in parallel with the side surface shown in FIG. 2 (B). As shown in FIGS. 5A and 5B, the
図5Aに示すように、下部シャフト31の外郭317には、冷却水の還り管319と、この還り管319の外側に位置する上部空間326とを連通する連絡孔321が、設けられている。更に、この上部空間326と酸化剤供給管22の冷媒の流路224とが連通している。
As shown in FIG. 5A, the
これらの構成により、下部シャフト31の往き管34から、各酸化剤供給管22の往き管222を介して各酸化剤供給管22の先端部に送られた冷媒は、各酸化剤供給管22の先端部で還り管224へ折返す。そして、酸化剤供給管22の還り管224に戻った冷媒は、上部空間326及び、外郭317の連絡孔321を介して下部シャフト31の還り管319へ還流する。
With these configurations, the refrigerant sent from the going
また、図5Bに示すように、下部シャフト31の外郭317には、酸化剤供給路318と、外環部材32内の下部空間327とを連通する連絡孔322が、設けられている。更に、この下部空間327と酸化剤供給管22の酸化剤流路225とが連通している。
Further, as shown in FIG. 5B, the
これらの構成により、下部シャフト31の酸化剤供給路318に供給された酸化剤としての空気は、連絡孔322を介して下部空間327へ供給される。そして、酸化剤としての空気は、下部空間327から酸化剤供給管22の酸化剤流路225へ送られ、酸化剤流路225に設けられた酸化剤供給口227から原料に対して供給される。なお、図5Bにおいて、冷媒の流路224は、上部空間326と連通しており、冷媒の流路224に折り返してきた冷媒は、上部空間326に導入される。そして、上部空間は、周方向につながっているので、上部空間326の冷媒は、図5Aに示した連絡孔321を介して下部シャフト31の冷媒流路319へ還流する。また、図5Aにおいても、酸化剤供給管22の酸化剤流路225は下部空間327と連通している。そして、下部空間は、周方向につながっているので、図5Bに示した連絡孔322を介して下部空間327へ導入された酸化剤は、図5Aに示した下部空間327から酸化剤供給管22の酸化剤流路225へ送られる。
With these configurations, the air as an oxidant supplied to the
次に図6,図7を用いて上部スクレーパー23の構成を説明する。図6は、図2のD線における上部スクレーパー23の断面図である。図6に示すように、上部スクレーパー23は、中心に冷媒の流路である冷却水の往き管231を有し、図6の断面において往き管231と同心円状に外管232を有している。また、上部スクレーパー23は、往き管231の外周面と外管232の内周面との間の空間を冷媒の還り管233とし、往き管231が、上部スクレーパー23の先端付近で開放され、還り管233と接続されている。そして、上部スクレーパー23の基端部は、シャフト3と接続され、先端部は不図示の蓋部で閉塞されている。
Next, the configuration of the
図7は、図2のC線における断面図である。下部シャフト31内の往き管34から上部スクレーパー23の往き管231に供給された冷媒は、往き管231により上部スクレーパー23の先端部へ送られ、還り管233に折り返して下部シャフト31内の還り管319へ還流する。このように冷媒が往き管231及び還り管233内を循環することで、上部スクレーパー23は冷却される。
FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line C of FIG. The refrigerant supplied from the
次に図8,図9を用いて下部スクレーパー21の構成を説明する。図8は、図2のE線における断面図、図9は、図8のF線における下部スクレーパー21の断面図である。図8に示すように、下部スクレーパー21は、下部シャフト31を挟んで一直線上に2本設けられている。これに限らず、下部スクレーパー21は、下部シャフト31を中心として3本以上の下部スクレーパー21が放射状に設けられてもよい。
Next, the configuration of the
また、下部スクレーパー21は、中心に冷媒の流路である冷却水の往き管213を有し、図9の断面において往き管213と同心円状に外管210を有している。また、下部スクレーパー21は、往き管213の外周面と外管210の内周面との間の空間を冷媒の還り管214とし、往き管213が、下部スクレーパー21の先端付近で開放され、還り管214と接続されている。そして、下部スクレーパー21の基端部は、下部シャフト31と接続され、先端部は不図示の蓋部で閉塞されている。なお、下部スクレーパー21についても図7に示した上部スクレーパー23と同様に、往き管213が下部シャフト31の往き管34と接続し、還り管214が下部シャフト31の還り管319と接続している。この下部シャフト31内の往き管34から下部スクレーパー21の往き管213に供給された冷媒は、往き管213により下部スクレーパー21の先端部へ送られ、還り管214に折り返して下部シャフト31内の還り管319へ還流する。このように冷媒が往き管213及び還り管214内を循環することで、下部スクレーパー21は冷却される。
Further, the
また、下部スクレーパー21は下部シャフト31の回転に伴って矢印219方向、即ち図8において時計方向に回転する。下部スクレーパー21は、この回転方向において、外管210の前側に平板状の押し板211を備えている。なお、下部スクレーパー21は、この押し板211の下端、或は外管210の下端が、パンチングプレート13の上面と接する位置又は近接する位置に設けられている。この位置に設けられた下部スクレーパー21が回転し、押し板211が原料を押し退けるように撹拌することで、炭化して細粒化した原料がパンチングプレート13の孔を介して落下する。これにより炭化した原料を排除し、パンチングプレート13上の原料を入れ替えて持続的にガス化を行うことができる。
Further, the
<ガス化方法>
上記構成のガス化炉において、ガス化を行う場合、先ず、原料投入部4により、原料を収容部19内に投入する。このとき原料投入部4の電気ヒータ41により原料に着火し、着火した状態で原料を投入する。
<Gasification method>
When gasification is performed in the gasification furnace having the above configuration, first, the raw material is charged into the
一方、不図示の冷熱源は、冷媒としての冷却水を往き管16を介してシャフト3に供給し、シャフト3内を循環させて冷却する。なお、循環後の冷却水は還り管17から排出させる。また、この冷熱源は、冷却水を冷媒導入部11を介して炉本体1の水冷ジャケット18へ供給し、水冷ジャケット18内を循環させて冷却する。なお、循環後の冷却水は冷媒排出部15から排出させる。
On the other hand, a cooling heat source (not shown) supplies cooling water as a refrigerant to the
また、駆動部5は、モータ51の駆動によりシャフト3を回転駆動させる。これによりシャフト3に接続された上部スクレーパー23、酸化剤供給管22及び下部スクレーパー21も収容部19内で旋回する。
Further, the
更に、酸化剤供給部6は、送風機61により、酸化剤としての空気を送出し、ダクト62及び接続部63を介してシャフト3内へ供給する。シャフト3内に供給された空気は、酸化剤供給路318を介して酸化剤供給管22へ供給され、酸化剤流路225を介して酸化剤供給口227から原料へ供給される。収容部19内に原料を所定量堆積させた状態で空気を供給すると、原料投入部4で着火した原料から燃え広がり、収容部19内に堆積した原料全体に火が回る。そして収容部19内の酸素が消費されると、乾留状態となる。酸
化剤供給部6は、この乾留状態を維持するように適度な量の空気を供給する。
Further, the
この乾留により原料中の有機物が熱分解してガス化し、このガスを送風機12の駆動に吸い出し、燃料ガスとして配管14を介して需要側へ供給する。
By this carbonization, the organic matter in the raw material is thermally decomposed and gasified, and this gas is sucked out to drive the
なお、下部スクレーパー21は、パンチングプレート13上で原料の撹拌を行い、炭化して細粒化した原料をパンチングプレート13の孔を介して排出する。即ち、パンチングプレート13の下の空間は、燃料ガスの吸い出しチャンバとして機能すると共に、ガス化後の原料の受け部として機能する。
The
このようにガス化及び排出によって減じた原料を補うように原料投入部4から原料が投入され、収容部19内に規定量の原料が保持される。例えば本実施形態1では、収容部19内に堆積した原料が目標の高さとなるように制御する。なお、この制御は、センサ等により原料の堆積量を測定し、制御装置によって原料投入部4の投入量を制御して行っても良いし、人が原料投入部4による投入量を制御しても良い。
The raw material is input from the raw
この原料投入部4から固定的に原料を投入すると、投入箇所に原料の山ができ、堆積した原料の高さが不均一となって、ガス化の効率を低下させるので、原料を堆積させる目標の高さに合わせた位置に上部スクレーパー23を備えた。この上部スクレーパーが旋回することで、投入された原料の山が均され、原料の高さが均一となる。
When the raw material is fixedly input from the raw
<実施形態1の効果>
以上のように、本実施形態1によれば、酸化剤供給管22が収容部19内を旋回しながら酸化剤を供給するので、収容部19内の広い範囲で適切に酸化反応を行わせることができ、効率良くガス化を行うことができる。
<Effect of
As described above, according to the first embodiment, since the
また、原料を堆積させる目標の高さに合わせた位置に上部スクレーパー23を備えたことにより、堆積させた原料の高さを均一にでき、収容部19内で上部スクレーパー23の旋回によってカバーされる広範囲にわたって適切にガス化を行わせることができる。
Further, by providing the
なお、本実施形態1では、下部スクレーパー21、酸化剤供給管22及び上部スクレーパー23を設けたが下部スクレーパー21や上部スクレーパー23は省略しても良い。この場合、酸化剤供給管22が下部スクレーパー21や上部スクレーパー23を兼用しても良い。また、酸化剤供給管22を設置する高さは、任意に設定して良い。例えば、酸化剤供給管22を設置する高さは、原料や反応条件、収容部の形状等に応じて設定される。
なお、本実施形態1では、酸化剤供給管22から酸化剤を供給する構成としたが、上部スクレーパー23や下部スクレーパー21に酸化剤流路を内包させ、上部スクレーパー23や下部スクレーパー21から酸化剤を供給する構成としても良い。
In the first embodiment, the
In the first embodiment, the oxidant is supplied from the
〈変形例〉
上述の実施形態1では、図2に示すようにシャフト3の中心に往き管34を有し、その周囲の空間を4分割して酸化剤供給路318、還り管319とした例を示したが、これに限らず、図10(A)〜図10(F)の構成としっても良い。
<Modification example>
In the above-described first embodiment, as shown in FIG. 2, an example is shown in which the going
図10(A)は、酸化剤供給路401を中心とし、酸化剤供給路401の外周面と外管400の内周面との間の空間を仕切り板409で2分割し、一方を往き管402、他方を還り管403としている。
In FIG. 10 (A), the space between the outer peripheral surface of the
図10(B)は、外管400の内空を仕切板408によって放射状に8分割した例である。この8つの空間のうち、4つを酸化剤供給路401とし、2つを往き管402、残り
の2つを還り管403としている。
FIG. 10B is an example in which the inner space of the
図10(C)は、外管400の内空を仕切板408によって4分割した例である。この4つの空間のうち、2つを酸化剤供給路401とし、1つを往き管402、残りの1つを還り管403としている。
FIG. 10C is an example in which the inner space of the
また、シャフトの断面形状は、円形に限らず、他の形状であっても良い。例えば図10(D)〜(F)は四角形としている。 Further, the cross-sectional shape of the shaft is not limited to a circular shape, and may be another shape. For example, FIGS. 10 (D) to 10 (F) are quadrangles.
図10(D)は、酸化剤供給路401を中心とし、酸化剤供給路401の外周面と外管410の内周面との間の空間を仕切り板407で2分割し、一方を往き管402、他方を還り管403としている。
In FIG. 10 (D), the space between the outer peripheral surface of the
図10(E)は、外管410の内空を仕切板406によって対角線状に4分割した例である。この4つの空間のうち、2つを酸化剤供給路401とし、1つを往き管402、残りの1つを還り管403としている。
FIG. 10 (E) shows an example in which the inner space of the
図10(F)は、外管410の内空を仕切板405によって縦横に4分割した例である。この4つの空間のうち、2つを酸化剤供給路401とし、1つを往き管402、残りの1つを還り管403としている。
FIG. 10F is an example in which the inner space of the
なお、酸化剤供給路401、往き管402、還り管403配置は、図10(A)〜図10(F)のように、回転軸を中心として点対称に配置するのが望ましい。
It is desirable that the
〈実施形態2〉
図11は、実施形態2に係るガス化炉の説明図である。本実施形態2のガス化炉は、前述の実施形態1と比べてパンチングプレート13の下部に第二ガス化室を備えた構成が異なり、他の構成は同じであるため、同一の要素には同符号を付す等して再度の説明を省略している。
<Embodiment 2>
FIG. 11 is an explanatory diagram of the gasification furnace according to the second embodiment. The gasification furnace of the second embodiment has a different configuration in which the second gasification chamber is provided in the lower part of the punching
本実施形態2では、図11に示すように、収容部19内のパンチングプレート13よりも上の領域が第一ガス化室、パンチングプレート13よりも下の領域が第二ガス化室である。
In the second embodiment, as shown in FIG. 11, the region above the punching
本実施形態2では、シャフト3をパンチングプレート13の下方の第二ガス化室まで延設し、第二ガス化室内において上部スクレーパー123、酸化剤供給管122を備えている。なお、上部スクレーパー123は、前述の上部スクレーパー23と同じ構成であり、酸化剤供給管122は、前述の酸化剤供給管22と同じ構成であるため、詳細な構成の説明は省略する。
In the second embodiment, the
本実施形態2のガス化炉では、パンチングプレート13の下方の第二ガス化室を備えたため、第一ガス化室で炭化した原料(以下単に炭化物とも称す)が、パンチングプレート13の孔から落ちて第二ガス化室内に堆積する。この第二ガス化室内に堆積した炭化物に酸化剤としての空気を供給しつつ乾留することで、CO等のガスを発生させる。
Since the gasification furnace of the second embodiment is provided with a second gasification chamber below the punching
このように本実施形態2によれば、第一ガス化室から排出された炭化物を再利用して更なるガス化を行い、ガス化の効率を向上させることができる。 As described above, according to the second embodiment, the carbides discharged from the first gasification chamber can be reused for further gasification, and the efficiency of gasification can be improved.
なお、本実施形態2では、酸化剤供給管122及び上部スクレーパー123を設けたが上部スクレーパー123を省略しても良い。また、酸化剤供給管122及び上部スクレー
パー123に加えて下部スクレーパーを備えても良い。
In the second embodiment, the oxidizing
また、第二ガス化室において酸化剤供給管122から酸化剤を供給する構成としたが、上部スクレーパー123や下部スクレーパーに酸化剤流路を内包させ、上部スクレーパー123や下部スクレーパーから酸化剤を供給する構成としても良い。
Further, although the configuration is such that the oxidant is supplied from the
〈実施形態3〉
図12は、実施形態3に係るガス化炉の説明図である。本実施形態3のガス化炉は、前述の実施形態2と比べて、冷媒の流路と酸化剤供給路を第一ガス化室と第二ガス化室とで独立にした構成が異なり、他の構成は同じであるため、同一の要素には同符号を付す等して再度の説明を省略している。
<
FIG. 12 is an explanatory diagram of the gasification furnace according to the third embodiment. The gasification furnace of the third embodiment is different from the second embodiment in that the flow path of the refrigerant and the supply path of the oxidant are independent in the first gasification chamber and the second gasification chamber. Since the configurations of the above are the same, the same elements are given the same reference numerals and the description is omitted again.
本実施形態3では、図12に示すように、収容部19内のパンチングプレート13よりも上の領域が第一ガス化室、パンチングプレート13よりも下の領域が第二ガス化室である。
In the third embodiment, as shown in FIG. 12, the region above the punching
本実施形態3では、第二ガス化室の冷媒の流路及び酸化剤供給路を第一ガス化室と異ならせ、シャフト3の下端から第二ガス化室用の酸化剤と冷却水を供給させる構成である。図12に示すように酸化剤供給部106は、第二ガス化室用の空気を送風機161で送風し、ダクト162、連結管163、及びシャフト3を介して酸化剤供給管122に空気を供給し、当該空気を酸化剤供給管122から炭化物に供給する。
In the third embodiment, the flow path of the refrigerant and the oxidant supply path of the second gasification chamber are made different from those of the first gasification chamber, and the oxidant and cooling water for the second gasification chamber are supplied from the lower end of the
このように本実施形態3によれば、第二ガス化室の冷媒の流路及び酸化剤供給路を第一ガス化室と異ならせたため、冷媒及び酸化剤の供給条件を第一ガス化室と第二ガス化室とでそれぞれ適切に設定することができる。 As described above, according to the third embodiment, since the flow path of the refrigerant and the oxidant supply path of the second gasification chamber are different from those of the first gasification chamber, the supply conditions of the refrigerant and the oxidant are set to the first gasification chamber. And the second gasification chamber can be set appropriately.
〈実施形態4〉
図13は、実施形態4に係るガス化炉の説明図である。本実施形態4のガス化炉は、前述の実施形態3と比べて、第一ガス化室と第二ガス化室とでシャフトを独立にした構成が異なり、他の構成は同じであるため、同一の要素には同符号を付す等して再度の説明を省略している。
<
FIG. 13 is an explanatory diagram of the gasification furnace according to the fourth embodiment. The gasification furnace of the
本実施形態4では、図13に示すように、第一ガス化室のシャフト3とは別に、第二ガス化室にシャフト103を設け、シャフト103に上部スクレーパー123及び酸化剤供給管122が接続されている。また、駆動部105は、駆動源としての電気モータ151、及び電気モータ151の駆動力をシャフト103へ伝達するギヤ等の連結機構152を備え、鉛直方向を回転軸としてシャフト103を回転駆動させる。
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 13, a
このように本実施形態4によれば、第二ガス化室のシャフト103を第一ガス化室と別体に設けたため、第一ガス化室と第二ガス化室とを容易に分離することができ、メンテナンス性が向上する。シャフトの回転速度や回転を開始させるタイミングなどの回転条件を第一ガス化室と第二ガス化室とでそれぞれ適切に設定することができる。
As described above, according to the fourth embodiment, since the
1 炉本体
3 シャフト
4 原料投入部
5 駆動部
6 酸化剤供給部
12 送風機
13 パンチングプレート
19 収容部
21 下部スクレーパー
22 酸化剤供給管
23 上部スクレーパー
31 下部シャフト
33 上部シャフト
35 接続管
61 送風機
62 ダクト
63 接続部
1
Claims (8)
前記収容部内の鉛直方向に延設され、前記酸化剤を通す酸化剤供給路及び冷媒を流通させる冷媒流路を内包するシャフトと、
前記シャフトから前記収容部の内壁へ向かって突出した管状の部材であって、前記収容部内の前記バイオマス資源と接する外面に開口した前記酸化剤の供給口と前記シャフトの前記酸化剤供給路とを連通する酸化剤流路を内包すると共に、前記シャフトの前記冷媒流路と連通して、冷媒を前記管状の部材の長手方向に沿って基端から先端側へ送る往き管と、前記往き管の先端と連通して、前記冷媒を先端から基端側へ還流させる還り管とを備え、前記シャフトから放射状に延設された複数の酸化剤供給管と、
前記収容部内の鉛直方向を回転軸として前記シャフトを回転させることにより、前記酸化剤供給管を前記収容部内で旋回させる駆動部と、
を備え、前記シャフトが、前記冷媒流路のうち、シャフト側往き管と前記複数の酸化剤供給管の往き管とを連通させる往き管連通部と、前記冷媒流路のうち、シャフト側還り管と前記複数の酸化剤供給管の還り管とを連通させる還り管連通部とを備えるガス化炉。 A gasification furnace including a furnace body having a cylindrical storage part for storing biomass resources and an oxidant supply part for supplying an oxidant into the furnace body.
A shaft extending in the vertical direction in the accommodating portion and including an oxidant supply path through which the oxidant is passed and a refrigerant flow path through which the refrigerant is circulated.
A tubular member protruding from the shaft toward the inner wall of the accommodating portion, the oxidant supply port opened on the outer surface in contact with the biomass resource in the accommodating portion, and the oxidant supply path of the shaft. together containing the oxidizing agent passage communicating, communicates with the refrigerant passage of the shaft, the forward pipe for sending distally from the proximal end along the refrigerant in the longitudinal direction of the tubular member, the forward pipe A plurality of oxidant supply pipes extending radially from the shaft , provided with a return pipe that communicates with the tip of the refrigerant and returns the refrigerant from the tip to the base end side .
A drive unit that rotates the oxidant supply pipe in the accommodating portion by rotating the shaft about the vertical direction in the accommodating portion.
The shaft communicates with the shaft-side outbound pipe and the outbound pipes of the plurality of oxidizing agent supply pipes in the refrigerant flow path, and the shaft-side return pipe in the refrigerant flow path. wherein the plurality of oxidant went back tube and gasifier Ru and an went back tube communicating portion for communicating the supply pipe.
ス化炉。 The gasification furnace according to any one of claims 4 to 7, further comprising a lower scraper protruding from the shaft toward the inner wall of the accommodating portion in a state of being in contact with or close to the upper surface of the partition portion.
Priority Applications (7)
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